ความร้อนที่แผ่ออกมาจากศูนย์ข้อมูล (Data Center) ไม่ใช่สิ่งที่ใครปรารถนา เป็นของเสียจากการทำงานของ AI ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ กระแสไฟฟ้าปริมาณมหาศาลล้วนถูกนำไปใช้ประมวลผลข้อมูลในตู้เซิร์ฟเวอร์ ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนแปลงเป็นความร้อน จนต้องมีการนำน้ำจืดปริมาณมหาศาลเข้ามาหล่อเย็น สร้างผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมให้กับชุมชนในพื้นที่อย่างมหาศาล และยิ่ง AI มีการขยายตัวมากเท่าไหร่ เราจะต้องมีตู้เซิร์ฟเวอร์มากขึ้น และระบบที่ทำงานหนักขึ้น ปริมาณความร้อนก็ยิ่งทวีคูณขึ้นเป็นเงาตามตัว
รายงาน Energy and AI ของทบวงการพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า พลังงานไฟฟ้าเกือบทั้งหมดที่อุปกรณ์ไอทีในศูนย์ข้อมูลใช้ไป จะแปรสภาพกลายเป็นความร้อนในท้ายที่สุด ทำให้ผู้ให้บริการหลายรายตระหนักถึงผลกระทบ และกำลังเร่งสร้างสรรค์นวัตกรรมดักจับความร้อน เพื่อนำความร้อนเหล่านี้กลับมาหมุนเวียนใช้ประโยชน์ แทนที่จะปล่อยทิ้งไปในอากาศเปล่า ๆ เหมือนกับคอมเพรสเซอร์แอร์นอกระเบียงห้อง คำถามสำหรับวิศวกรและนักวางแผนในตอนนี้คือ เราจะเอาความร้อนพวกนี้ไปทำอะไรได้บ้าง? ซึ่งคำตอบที่ได้ก็น่าทึ่งและหลากหลาย ตั้งแต่การสร้างความอบอุ่นให้บ้านเรือน อบแห้งเศษไม้ ปลูกมะเขือเทศ ไปจนถึงนวัตกรรมที่ฟังดูไม่น่าเป็นไปได้อย่างการนำความร้อนนี้ย้อนกลับไปทำความเย็นให้กับตัวศูนย์ข้อมูลอีกทีหนึ่งจากกรณีศึกษาของต่างประเทศกันบ้าง
ศูนย์ข้อมูลสามารถเป็นฮีตเตอร์ยักษ์ แจกจ่ายความอบอุ่นให้กับเมืองหนาว
รูปแบบการใช้งานที่เติบโตเต็มที่และเห็นภาพชัดเจนที่สุดคือ ระบบทำความร้อนแบบรวมศูนย์ (District Heating) โดยเฉพาะในยุโรปที่มีโครงข่ายท่อส่งน้ำร้อนใต้ดินที่ครอบคลุมพื้นที่มหาศาล และมีฉนวนกันความร้อนที่ดีเป็นทุนเดิม IEA ประเมินว่าภายในปี 2030 ขยะความร้อนจาก Data Center อาจตอบสนองความต้องการความร้อนได้ถึง 300 เทราวัตต์-ชั่วโมง หรือคิดเป็นราว 10% ของความต้องการพลังงานความร้อนในอาคารของทั้งทวีปยุโรป ระบบหล่อเย็นด้วยของเหลว สามารถผลิตน้ำร้อนในระดับ 40–80 องศาเซลเซียส ซึ่งส่งตรงเข้าสู่โครงข่ายทำความร้อนได้ทันที ขณะที่ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศอาจต้องพึ่งพาปั๊มความร้อนเพื่อช่วยเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นอีกสักนิด พอที่จะใช้งานได้
อาจกล่าวได้ว่ากรุงสตอกโฮล์ม ประเทศสวีเดน เป็นโมเดลต้นแบบของเรื่องนี้ แพลตฟอร์ม Open District Heating ของเมืองได้เชื่อมต่อศูนย์ข้อมูลกว่า 30 แห่งจากบริษัทผู้ให้บริการ 16 รายเข้าด้วยกัน เปิดทางให้ผู้ประกอบการทั้งหลายนี้สามารถ "ขาย" ขยะความร้อนภายใต้สัญญามาตรฐานที่อิงตามอุณหภูมิ สร้างรายได้ราว 2 ล้านโครนาสวีเดนต่อเมกะวัตต์ต่อปี ราวกับเป็นมายากลทางธุรกิจที่เปลี่ยนรายจ่ายค่าทำความเย็นให้กลายเป็นรายรับ
ศูนย์ข้อมูลของ DigiPlex ในสตอกโฮล์ม สามารถสร้างความร้อนที่หล่อเลี้ยงอพาร์ตเมนต์ได้ถึง 10,000 ห้อง ส่วนศูนย์ข้อมูลของ Amazon ในเมืองดับลิน ไอร์แลนด์ ก็นำความร้อนจากเซิร์ฟเวอร์ไปหมุนเวียนสร้างความอบอุ่นให้อาคารสาธารณะพื้นที่กว่า 500,000 ตารางฟุต รวมถึงอะพาร์ตเมนต์อีกนับร้อยแห่ง ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากระบบพยายามหล่อเย็นแบบเดิมได้ถึง 1,400 ตันต่อปี ในขณะเดียวกัน Microsoft ในฟินแลนด์ก็เตรียมโปรเจกต์ใหญ่ส่งมอบความร้อนให้ประชากรราว 250,000 คน และศูนย์ข้อมูลของ Google ในเมืองฮามินาก็บริจาคขยะความร้อนที่ดักจับได้กว่า 80% ให้กับชุมชนแบบให้เปล่า ๆ ไม่คิดเงิน
ทั้งหมดนี้ย่อมไม่ใช่แค่การกุศล การดักจับความร้อนและสร้างระบบส่งต่อต้องใช้ต้นทุนระดับหนึ่ง โดย IEA ประเมินต้นทุนการดักจับและส่งมอบความร้อนจาก Data Center ไว้ที่ประมาณ 190,000–250,000 ยูโรต่อเมกะวัตต์ ซึ่งถูกกว่าการสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้แก๊สธรรมชาติ (ที่ต้องใช้เงินสูงกว่า 730,000 ยูโรต่อเมกะวัตต์) อย่างมหาศาล ปัจจุบันประเทศอย่างเยอรมนี เนเธอร์แลนด์ และข้อบังคับด้านประสิทธิภาพพลังงานของสหภาพยุโรป (EU Directive) ได้ออกกฎหมายหรือมีมาตรการบังคับให้ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่แห่งใหม่ทุกแห่งต้องมีระบบนำความร้อนกลับมาใช้ประโยชน์ เปลี่ยนสิ่งที่เคยเป็นการทดลองของกลุ่มประเทศนอร์ดิก ให้กลายเป็นมาตรฐานข้อบังคับทางกฎหมายของโลกสมัยใหม่ไปแล้ว
ใช้ความร้อน สร้างความเย็น
อีกหนึ่งการประยุกต์ขยะความร้อนที่อาจฟังดูขัดความรู้สึกคือการนำขยะความร้อนมาขับเคลื่อนระบบทำความเย็นเสียเอง โดยเทคโนโลยีที่เรียกว่า เครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม (Absorption and Adsorption Chillers) ซึ่งเป็นดั่งคอมเพรสเซอร์ที่ไม่ใช้ไฟฟ้า แต่ใช้ปฏิกิริยาเคมีแทน ความร้อนส่วนหนึ่งจะไประเหยน้ำในท่อสุญญากาศ ซึ่งจะลดอุณหภูมิตัวเซิร์ฟเวอร์ได้มาก จากนั้นไอน้ำที่ระเหยแยกไปจะถูกดูดซับโดยเกลือลิเทียมโบรไมด์ ที่ทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำ เมื่อฟองน้ำชุ่มน้ำจนดูดต่อไม่ไหว ระบบจะดึงเอาความร้อนที่เหลือจากเซิร์ฟเวอร์มาใช้ต้มไล่ความชื้นให้เกลือลิเทียมโบรไมด์กลับมาแห้งสนิทและพร้อมดูดซับไอน้ำใหม่ ไอน้ำที่แยกออกจากเกลือจะถูกนำไปควบแน่นเป็นน้ำเหลวด้วยความเย็นจัดที่เกิดจากการระเหยของน้ำในท่อสุญญากาศอีกที เกิดเป็นวงจรปิดที่นำขยะความร้อนมาเป็นเชื้อเพลิงสร้างความเย็นได้อย่างต่อเนื่องโดยแทบไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเลย
กรณีศึกษาในเมืองกว่างโจว ประเทศจีน พบว่าเครื่องทำความเย็นแบบดูดซึมที่ใช้ลิเทียมโบรไมด์-น้ำแบบ 3 ขั้นตอน ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้กับความร้อนระดับต่ำมากที่ราว 50 องศาเซลเซียส สามารถลดภาระการใช้ไฟฟ้าในการทำความเย็นลงได้กว่า 80% ปัจจุบันเทคโนโลยีกลุ่มนี้กำลังถูกพูดถึงมากขึ้นเรื่อย ๆ ในฐานะตัวช่วยลดภาระค่าไฟมหาศาลของศูนย์ข้อมูล
แบบจำลองการศึกษาชิ้นหนึ่งในสหรัฐฯ ประเมินว่า หากนำขยะความร้อนจากศูนย์ข้อมูลทั่วประเทศมาใช้ จะสามารถหล่อเลี้ยงพื้นที่โรงเรือนกระจกได้ถึง 30,000 - 45,000 เฮกตาร์ (ราว 1.8 - 2.8 แสนไร่) ซึ่งเพียงพอที่จะปลูกมะเขือเทศได้ 2.7 - 5.3 ล้านตัน มากพอที่จะแทนที่การผลิตมะเขือเทศสดในประเทศได้ทั้งหมด
ซึ่งก็มีการทดลองขนาดเล็กที่ช่วยยืนยันว่าอาจเป็นไปได้ โดยเรือนกระจกบนดาดฟ้าในกรุงเฮลซิงกิ ใช้ความร้อนจากตู้เซิร์ฟเวอร์มาช่วยยืดฤดูกาลเพาะปลูกพริก ขณะที่งานวิจัยในเกาหลีใต้ได้จำลองเรือนปลูกสตรอว์เบอร์รีที่รับความร้อนจากน้ำร้อนที่ปั๊มมาจากศูนย์ข้อมูล ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการตกต่ำลงของประสิทธิภาพที่มักเกิดกับปั๊มความร้อนแบบอากาศในช่วงฤดูหนาวได้
ในแง่ของการนำความร้อนมาอบแห้งนั้นทำได้ง่ายกว่ามาก เพราะต้องการเพียงอากาศที่ร้อนและแห้ง ไม่จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิให้เป๊ะมาก ศูนย์ข้อมูล EcoDataCenter ในเมืองฟาลุน สวีเดน มีแผนจะใช้ขยะความร้อนสูงถึง 10 เมกะวัตต์เพื่ออบแห้งขี้เลื่อยสำหรับการผลิตเม็ดเชื้อเพลิงไม้ (Wood pellet) ส่วนศูนย์ข้อมูล ICE ในเมืองบูดเดน ก็กำลังทดสอบการใช้ลมร้อนจากเซิร์ฟเวอร์เป่าแห้งเศษไม้บนสายพานลำเลียง นอกเหนือจากอุตสาหกรรมไม้แล้ว ผู้เชี่ยวชาญยังมองเห็นศักยภาพในการอบแห้งเมล็ดกาแฟ ใบชา สาหร่าย และกล้วยแผ่น ซึ่งอาจช่วยลดการสูญเสียผลผลิตทางการเกษตรที่เน่าเสียระหว่างทางในแอฟริกาได้ถึง 30% หรือแม้แต่ในญี่ปุ่น White Data Center บนเกาะฮอกไกโด ก็นำน้ำอุ่นจากกระบวนการหล่อเย็นไปใช้ในฟาร์มเลี้ยงปลาไหลได้สำเร็จ
การนำขยะความร้อนจากศูนย์ข้อมูลไปใช้ก็มีข้อจำกัดทางฟิสิกส์ที่เราต้องยอมรับ ขยะความร้อนนี้เป็นความร้อนระดับต่ำ (Low-grade heat) ซึ่งมักจะมีอุณหภูมิที่แหล่งกำเนิดราว ๆ 30–50 องศาเซลเซียสเท่านั้น เหมือนเวลาที่โทรศัพท์หรือซีพียูและการ์ดจอของคุณร้อนเวลาเล่นเกมส์หนัก ๆ แต่เปลี่ยนเป็นตู้เซิร์ฟเวอร์ปริมาณมหาศาลแทน ซึ่งความร้อนที่ส่งมากับท่อลำเลี้ยงน้ำบุฉนวนความร้อน ก็เพียงพอที่จะทำให้บ้าน เรือนกระจก หรือห้องอบแห้งที่ไม่อยู่ห่างไกลจากศูนย์ข้อมูลมากเกินไปอุ่นขึ้นได้ เพราะยิ่งน้ำร้อนต้องเดินทางไกลจากแหล่งความร้อนมากเท่าไหร่ มันก็จะยิ่งเสียความร้อน แม้จะอยู่ในท่อฉนวนที่ดีแค่ไหนก็ตาม ซึ่งเป็นเหตุที่ต้องใช้ปั๊มความร้อนช่วย และต้องมีการวางผังเมืองอย่างระมัดระวัง โปรเจกต์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดจึงมักตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีโครงสร้างท่อส่งน้ำร้อนแบบพื้นฐานอยู่แล้ว หรืออยู่ติดกับภาคอุตสาหกรรม
ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือการที่มันกำลังพลิกมุมมองที่เรามีต่อศูนย์ข้อมูลไปโดยสิ้นเชิง จากเดิมที่มันเคยเปรียบเป็นดั่งวิหารของโลกสมัยใหม่ที่กลืนไฟฟ้ามหาศาลแล้วคายความร้อนทิ้งอย่างไร้ค่า แต่ในอนาคตที่แสนใกล้มันกำลังถูกนับรวมเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานเมืองเขตอบอุ่นและเขตหนาว ไม่ต่างจากโรงไฟฟ้าหรือโรงบำบัดน้ำที่มีทั้งสิ่งที่ต้องใช้และสิ่งที่พอจะแบ่งปันคืนให้ชุมชนรอบข้างได้
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : iea, iea, google, microsoft, microsoft
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
